الامارات 7 - الحديد هو معدن يتم استخراجه من خام الحديد الموجود في الصخور ضمن باطن الأرض. يُصهر الخام في أفران خاصة بدرجات حرارة مرتفعة جدًا لتنقيته من الشوائب. تُعد الصين أكبر منتج للحديد عالميًا، حيث بلغ إنتاجها حوالي 520 مليون طن في عام 2006، تليها أستراليا بإنتاج 270 مليون طن، ثم البرازيل بـ 250 مليون طن في نفس العام.
أنواع خامات الحديد
الهيماتيت (Fe₂O₃): يحتوي على 70% من الحديد، ويتدرج لونه بين الأسود، الرمادي، والأحمر حسب نسبة الشوائب، ويوجد على شكل مسحوق أو كتل كبيرة.
الماجينيت (Fe₃O₄): يحتوي على حوالي 72% من الحديد، ويتميز بلونه الأسود اللامع، وهو أنقى أنواع خامات الحديد.
الليمونيت (2Fe₂O₃H₂O): يحتوي على 40% من الحديد و10% من الماء، ويظهر باللون الأصفر المائل للبني.
طرق تصنيع الحديد
1. طريقة الفرن العالي
يتم إدخال تيار من الهواء الساخن إلى الفرن، حيث يتفاعل الفحم الحجري مع الأكسجين لينتج أول أكسيد الكربون، الذي يعمل على اختزال أكاسيد الحديد. يتحول الحديد الخام إلى حديد مصهور يتجمع في قاع الفرن، بينما يخرج الخبث من فتحات مخصصة.
ناتج العملية:
الخبث: يحتوي على كميات قليلة من أكاسيد الحديد ويُستخدم في صناعة الأسمنت ورصف الطرق.
حديد التمساح: يحتوي على 93% من الحديد و5% من الكربون، ويكون هشًا لكنه يصبح صلبًا بعد إعادة صهره.
2. طريقة الاختزال المباشر
تعتمد هذه الطريقة على استخدام الغازات لاختزال أكاسيد الحديد في درجات حرارة تتراوح بين 800-900 درجة مئوية، وهي أقل من درجات حرارة الانصهار. ينتج عن هذه العملية "الحديد الإسفنجي"، الذي يتميز بعدة مزايا، منها:
عدم الحاجة إلى الفحم الحجري، مما يجعلها أقل تكلفة، خاصة في الدول العربية حيث يصعب توفير الفحم.
انخفاض التكاليف مقارنة بطريقة الفرن العالي.
سهولة التنفيذ، خاصة في المناطق التي تمتلك مصادر الغاز الطبيعي الضروري لهذه العملية.
أنواع خامات الحديد
الهيماتيت (Fe₂O₃): يحتوي على 70% من الحديد، ويتدرج لونه بين الأسود، الرمادي، والأحمر حسب نسبة الشوائب، ويوجد على شكل مسحوق أو كتل كبيرة.
الماجينيت (Fe₃O₄): يحتوي على حوالي 72% من الحديد، ويتميز بلونه الأسود اللامع، وهو أنقى أنواع خامات الحديد.
الليمونيت (2Fe₂O₃H₂O): يحتوي على 40% من الحديد و10% من الماء، ويظهر باللون الأصفر المائل للبني.
طرق تصنيع الحديد
1. طريقة الفرن العالي
يتم إدخال تيار من الهواء الساخن إلى الفرن، حيث يتفاعل الفحم الحجري مع الأكسجين لينتج أول أكسيد الكربون، الذي يعمل على اختزال أكاسيد الحديد. يتحول الحديد الخام إلى حديد مصهور يتجمع في قاع الفرن، بينما يخرج الخبث من فتحات مخصصة.
ناتج العملية:
الخبث: يحتوي على كميات قليلة من أكاسيد الحديد ويُستخدم في صناعة الأسمنت ورصف الطرق.
حديد التمساح: يحتوي على 93% من الحديد و5% من الكربون، ويكون هشًا لكنه يصبح صلبًا بعد إعادة صهره.
2. طريقة الاختزال المباشر
تعتمد هذه الطريقة على استخدام الغازات لاختزال أكاسيد الحديد في درجات حرارة تتراوح بين 800-900 درجة مئوية، وهي أقل من درجات حرارة الانصهار. ينتج عن هذه العملية "الحديد الإسفنجي"، الذي يتميز بعدة مزايا، منها:
عدم الحاجة إلى الفحم الحجري، مما يجعلها أقل تكلفة، خاصة في الدول العربية حيث يصعب توفير الفحم.
انخفاض التكاليف مقارنة بطريقة الفرن العالي.
سهولة التنفيذ، خاصة في المناطق التي تمتلك مصادر الغاز الطبيعي الضروري لهذه العملية.